本发明属于拼装结构技术领域，具体涉及一种多自由度拼装桁架结构体系。
背景技术：
桁架拼装结构因其具有质轻、拆装灵活、承载力和稳定性好等优点在现代工业和生活中广泛存在。力学性能优异的拼装结构能够实现多功能等优势，例如建筑行业中的榫卯结构不但能承受较大的载荷，还能产生一定程度的变形从而实现吸能抗震的效果；机械行业中存在多种多样的拼装结构，可实现传动和紧固等控制效果；航模、教具、玩具行业中，可通过拼装结构设计出美观而多变的构型。
一种优良的拼装结构体系，不仅提供一种拼装方式，更能带来整体结构的革新、设计思路的改变和前所未有的功能，能够给多个行业带来启发。现有的拼装结构分工分明，但通用性不够强，例如常见的螺纹连接，稳定性好却无法灵活变动方向；万向节虽然可以灵活改变方向，却在需要固定时缺乏足够的稳定性。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提出一种兼顾稳定性与灵活性的多自由度拼装桁架结构体系，该结构体系组件结构简单而变化形式丰富，既能满足直接的拼装又能实现多样复杂的构型变化。
本发明设计的多自由度拼装桁架结构体系，共有5个组件，分别为：阳接头1，阴接头2，连接杆3，转换填充块4，5°转换填充块5；
所述阳接头1，是等腰直角三角形的三角柱体，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凸起，即阳接头，为减小拼装阻碍，将三角柱各个尖角切成圆角。如图2所示。
一般地，三角形等腰两边长10mm,柱高10mm，“米”字形凸起高度以及凹槽深度为1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm。
所述阴接头2，是等腰直角三角形的三角柱体，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凹槽，即阴接头，为减小拼装阻碍，将三角柱各个尖角切成圆角。如图3所示。
一般地，三角形等腰两边长10mm,柱高10mm，“米”字形凹槽高1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm。
所述连接杆3，为一圆形杆，圆形杆的两个端面分别设有“一”字形凸起。如图4所示。
一般地，圆形杆的长度为30mm，直径为8mm。
所述转换填充块4，是一个“米”字形凸起块（相当于一个八齿轮柱体，八个齿为形状相同的长方体，相邻两齿面的夹角为45度），其尺寸与阳接头1、阴接头2中的“米”字形凹槽和“米”字形凸起相同。如图5所示。
一般地,转换填充块4的高3mm，每支分支（即单个齿体）宽1.2mm，长6mm。
所述5°转换填充块5，即两个“米”字形凸起块（即两个高度一半的转换填充块4）中心同轴并错开5°连接而成，其尺寸与阳接头1、阴接头2中的“米”字形凹槽凸起相同。如图6所示。
一般地,两个“米”字形均高1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm。
本发明中，所述连接杆3两端的“一”字形凸起与其余部件中的“米”字形凹槽中凹槽尺寸匹配，即“一”字形凸起正好嵌入凹槽中，形成紧密配合搭接。
本发明的拼装桁架结构体系中，各组件的基本组合与连接关系为：阳接头1，阴接头2，连接杆3可通过“米”字形凹槽、“米”字形凸起、“一”字形凸起自由组合形成特定结构，转换填充块4、5°转换填充块5可将凹槽填充为凸起。
本发明设计的拼装桁架结构体系中：
1、连接杆1上的“一”字形凸起与其它部件中的“米”字形凹槽插槽组合，可实现8个方向调节变化，以配合多种多样的结构需求，且插槽式的连接方式，链接稳定且便于拔插调整；
2、阳接头1、阴接头2，根据其自身的结构形状，可提供2种角度：135°、90°；两者组合拼装，可有更加丰富的角度，如180°、120°、60°、45°、150°、100°等角度；丰富的角度为结构的多样性、普适性提供了保障，本申请中仅展示部分基础拼装方式所产生的角度，通过拼装仍能灵活设计出其他角度；
3、利用转换填充块4和5°转换填充块5，可创造出更多不同的基本结构，大大丰富了结构设计的可能性；
4、连接杆1的8个方向配合阴、阳接头的诸多方向，实现强大的空间构型能力；
5、通过修改插槽和凸起微小尺寸，利用过盈配合、过渡配合、间隙配合来控制结构稳定性和插拔方便性；
6、无尖角设计使结构拼装时彼此阻碍更少，也使得使用者更加安全；
7、本拼装桁架结构体系可作为智力拼装玩具，锻炼提高儿童智力。
附图说明
图1为本发明的拼装桁架结构体系图示。
图2为阳接头结构图示。
图3为阴接头结构图示。
图4为连接杆结构图示。
图5为转换填充块结构图示。
图6为5°转换填充块结构图示。
图7为实施例1阳接头三视图。
图8为实施例1阴接头三视图。
图9为实施例1连接杆三视图。
图10为实施例1转换填充块三视图。
图11为实施例15°转换填充块三视图。
图12为实施例1拼装小屋三视图。
图13为实施例1拼装小屋示意图。
图14为实施例1塔结构示意图。
图15为实施例1dna链结构示意图。
图16为阴阳接头斜面对接所产生的角度（如180°、148.61°、120°、96.42°、90°）。
图17为阴阳接头斜面和侧面对接所产生的角度（如135°、120°、90°、60°和45°）。
图中标号：1为阳接头，2为阴接头，3为连接杆，4为转换填充块，5为5°转换填充块。
具体实施方式
下面通过具体实施例例子，进一步介绍本发明的拼装桁架结构体系。
拼装结构体系的各组件可选用金属、塑料、水泥等材料制作，可采用铸造、切削、3d打印等方式制造。制造完成后利用“米”字形凹槽、“米”字形凸起、“一”字形凸起相互插接、配合即可实现不同结构。
实施例1
采用pla塑料、用3d打印的方式打印若干阴、阳接头、连接杆。
图7为实施例1阳接头三视图。所示三图分别为右视图、正视图、上视图。所示图是等腰直角三角形的三角柱体，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凸起即阳接头，为减小拼装阻碍，将三角柱各个尖角切成圆角,一般的，三角形等腰两边长10mm,柱高10mm，“米”字形凸起/凹槽高1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm，所切圆角半径6.5mm。
图8为实施例1阴接头三视图。所示三图分别为右视图、正视图、上视图。所示图是等腰直角三角形的三角柱，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凸起——即阳接头，为减小拼装阻碍，将三角柱各个尖角切成圆角,一般的，三角形等腰两边长10mm,柱高10mm，“米”字形凹槽高1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm，所切圆角半径6.5mm。
图9为实施例1连接杆三视图。所示三图分别为右视图、正视图、上视图。所示图为一圆形杆，圆形杆的两个端面分别设有“一”字形凸起。一般地，圆形杆的长度为30mm，直径为8mm。
图10为实施例1转换填充块三视图。所示三图分别为右视图、正视图、上视图。所示图是一个“米”字形凸起块，其尺寸与阳接头1、阴接头2中的“米”字形凹槽凸起相同，一般的,高3mm，每支分支宽1.2mm，长6mm。
图11为实施例15°转换填充块三视图。所示三图分别为右视图、正视图、上视图。5°转换填充块即两个“米”字形凸起错开5°连接而成，其尺寸与阳接头1、阴接头2中的“米”字形凹槽凸起相同,一般的,两个“米”字形均高1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm。
本发明中，阴阳接头斜面对接所产生的角度，如180°、148.61°、120°、96.42°和90°，参见图16所示。
本发明中，阴阳接头斜面和侧面对接所产生的角度，如135°、120°、90°、60°和45°。参见图17所示。
使用本发明的拼装桁架结构体系，所产生角度及构型均可灵活设计，本申请只展示基础的组合方式。
下面为利用本发明的拼装结构体系搭建的一些结构的例子。
利用阴、阳接头对接成为方形接头提供90°转角、单个阴接头提供135°转角，用连接杆链接成型“小屋”结构，如图12、图13所示。
搭接成东方明珠塔结构，如图14所示。
搭接成dna链结构，如图15所示。
1.一种多自由度拼装桁架结构体系，其特征在于，共有5个组件，分别为：阳接头，阴接头，连接杆，转换填充块，5°转换填充块；其中：
所述阳接头，是等腰直角三角形的三角柱体，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凸起；三角柱体的各个尖角切成圆角；
所述阴接头，是等腰直角三角形的三角柱体，其两个垂直方面中央有“米”字形凹槽，两个三角面有半个“米”字形凹槽，其斜方面有“米”字形凹槽；三角柱各个尖角切成圆角；
所述连接杆，为一圆形杆，圆形杆的两个端面分别设有“一”字形凸起；
所述转换填充块，是一个“米”字形凸起块，相当于一个八齿轮柱体，八个齿为形状相同的长方体，相邻两齿面的夹角为45度，其尺寸与阳接头、阴接头中的“米”字形凹槽和“米”字形凸起相同；
所述5°转换填充块，是两个高度一半的转换填充块中心同轴并错开5°连接而成，其尺寸与阳接头、阴接头中的“米”字形凹槽凸起相同；
所述连接杆3两端的“一”字形凸起与其余部件中的“米”字形凹槽中凹槽尺寸匹配，即“一”字形凸起正好嵌入凹槽中，形成紧密配合搭接。
2.根据权利要求1所述的多自由度拼装桁架结构体系，其特征在于，各组件的基本组合与连接关系为：阳接头，阴接头，连接杆通过“米”字形凹槽、“米”字形凸起、“一”字形凸起自由组合形成特定结构，转换填充块、5°转换填充块可将凹槽填充为凸起。
3.根据权利要求1或2所述的多自由度拼装桁架结构体系，其特征在于：
所述阳接头中，三角形等腰两边长为10mm,柱高为10mm，“米”字形凸起高度以及凹槽深度为1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm；
所述阴接头中，三角形等腰两边长为10mm,柱高为10mm，“米”字形凹槽深度为1.5mm，每支分支宽1.2mm，长6mm；
所述连接杆中，圆形杆的长度为30mm，直径为8mm；
所述转换填充块中，每支分支即单个齿体的宽度为1.2mm，长度为6mm，高度为3mm；
所述5°转换填充块中，两个“米”字形高度均为1.5mm，每支分支宽为1.2mm，长度为6mm。
技术总结